(57)【要約】  冷却装置１Ａは、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２Ａと、シリンダブロック５１とシリンダヘッド５２Ａとの間に設けられ、シリンダ５１ａ上部およびシリンダヘッド５２Ａ間の熱移動を他の部分よりも高い熱伝導率を有して許容可能な高熱伝導部５４ａを有するガスケット５４とを備えるとともに、高熱伝導部５４ａの周辺部に部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡを設けたエンジン５０Ａと、機関運転状態に応じて部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡに流通させる冷却水の流通状態を変更するための制御を行うＥＣＵ７０Ａとを備える。
2011067830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックと、シリンダヘッドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に設けられ、前記シリンダブロックのシリンダ上部および前記シリンダヘッド間の熱移動を他の部分よりも高い熱伝導率を有して許容可能な熱移動許容部を有するガスケットとを備えるとともに、前記シリンダヘッドのうち、前記熱移動許容部の周辺部に冷却媒体通路を設けたエンジンと、
機関運転状態に応じて、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更するための制御を行う制御手段と、を備えるエンジンの冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの冷却装置であって、
前記制御手段が、機関運転状態が低回転高負荷および高回転高負荷のうち、少なくとも低回転高負荷である場合に、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更することで、前記熱移動許容部を介して行われる前記シリンダ上部から前記シリンダヘッドへの熱伝達を促進するための制御を行うエンジンの冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンの冷却装置であって、
前記ガスケットのうち、前記シリンダヘッドに対面し、且つ前記エンジンの燃焼室側に位置する部分を断面Ｌ字状の形状で囲うようにして前記熱移動許容部を設けたエンジンの冷却装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載のエンジンの冷却装置であって、
前記熱移動許容部を前記ガスケットと別体の部材として設けたエンジンの冷却装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載のエンジンの冷却装置であって、
前記冷却媒体通路のうち、前記シリンダブロック側に位置する通路壁面に、冷却媒体の最大流速の範囲内において、流速の変化に応じて冷却媒体の流れの剥離を発生させることが可能な凹凸部を設けたエンジンの冷却装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載のエンジンの冷却装置であって、
前記シリンダブロックの冷却能力を抑制することなく、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制可能な冷却能力調整手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記冷却能力調整手段を制御することで、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制するための制御をさらに行うエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンでは一般に冷却水による冷却が行われている。また従来、エンジン、とりわけ火花点火式内燃機関では燃焼室の外周部（エンドガス領域）でノッキングが発生し易いことが知られている。この点、ノッキングの発生を抑制するための技術として、例えば特許文献１ではシリンダライナ上部と、該シリンダライナ上部よりも温度が低い部位との間にシリンダブロックよりも熱伝導率の高い材質でなる伝熱部材を配置した内燃機関の冷却装置が開示されている。また例えば特許文献２では、シリンダ上面とシリンダヘッド下面との間にシリンダと同心状をなし、且つ内周面が燃焼室に露出するとともに、熱伝導率がヘッドガスケットよりも高いリング状部材を介装した内燃機関の冷却構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−４３２４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１３に示すように、エンジン、とりわけ火花点火式内燃機関では排気損失や冷却損失など正味仕事に使われない熱が多く発生する。そしてエネルギ損失全体の大きな割合を占める冷却損失の低減は、熱効率（燃費）の向上にとって非常に重要な要素である。ところが、冷却損失を低減し、熱を有効に利用することは必ずしも容易ではなく、このことが熱効率向上の妨げとなっている。【０００５】
冷却損失の低減が困難である理由としては、例えば一般的なエンジンは、局部的に熱伝達の状態を可変にする構成にはなっていないことが挙げられる。すなわち、一般的なエンジンでは構成上、冷却が必要な部位を必要な度合いだけ冷却することが困難なことが挙げられる。具体的にはエンジンの熱伝達の状態を可変にするにあたっては、一般にはエンジンの出力で駆動する機械式ウォータポンプにより、エンジン回転数に応じて冷却水の流量を変更することが行われている。ところが、冷却水の流量を全体的に調節するウォータポンプでは、仮に流量を可変にする可変ウォータポンプを用いた場合であっても、機関運転状態に応じて局部的に熱の伝達状態を可変にすることはできない。【０００６】
また冷却損失を低減するにあたっては、例えばエンジンの断熱性を高めることも考えられる。そしてこの場合には、図１４に示すように大幅な冷却損失の低減を期待できる。ところがこの場合には、エンジンの断熱性を高めることで、同時に燃焼室の内壁温度の上昇する。そしてこの場合には、これに伴い混合気の温度が上昇することで、ノッキングが誘発されるという問題があった。【０００７】
一方、上述した特許文献１、２の開示技術では、エンドガス領域の熱をシリンダヘッド等に逃がすことでノッキングの発生を抑制している。しかしながら、これらの開示技術では、熱の伝達が成り行きに任されている。すなわちこれらの開示技術では、熱効率の向上を図りつつノッキングの発生を抑制する観点からは、必ずしも適切な熱伝達を行うことができないと考えられる点で問題があった。【０００８】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの熱伝達の状態を合理的な態様で局部的に可変することでノッキングの発生を抑制でき、さらには冷却損失の低減とノック性能とを好適に両立できるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に設けられ、前記シリンダブロックのシリンダ上部および前記シリンダヘッド間の熱移動を他の部分よりも高い熱伝導率を有して許容可能な熱移動許容部を有するガスケットとを備えるとともに、前記シリンダヘッドのうち、前記熱移動許容部の周辺部に冷却媒体通路を設けたエンジンと、機関運転状態に応じて、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更するための制御を行う制御手段と、を備えるエンジンの冷却装置である。【００１０】
また本発明は前記制御手段が、機関運転状態が低回転高負荷および高回転高負荷のうち、少なくとも低回転高負荷である場合に、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更することで、前記熱移動許容部を介して行われる前記シリンダ上部から前記シリンダヘッドへの熱伝達を促進するための制御を行う構成であることが好ましい。【００１１】
また本発明は前記ガスケットのうち、前記シリンダヘッドに対面し、且つ前記エンジンの燃焼室側に位置する部分を断面Ｌ字状の形状で囲うようにして前記熱移動許容部を設けた構成であることが好ましい。【００１２】
また本発明は前記熱移動許容部を前記ガスケットと別体の部材として設けた構成であることが好ましい。【００１３】
また本発明は前記冷却媒体通路のうち、前記シリンダブロック側に位置する通路壁面に、冷却媒体の最大流速の範囲内において流速の変化に応じて冷却媒体の流れの剥離を発生させることが可能な凹凸部を設けた構成であることが好ましい。【００１４】
また本発明は前記シリンダブロックの冷却能力を抑制することなく、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制可能な冷却能力調整手段をさらに備え、前記制御手段が、前記冷却能力調整手段を制御することで、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制するための制御をさらに行う構成であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エンジンの熱伝達の状態を合理的な態様で局部的に可変することでノッキングの発生を抑制でき、さらには冷却損失の低減とノック性能とを好適に両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エンジンの冷却装置（以下、単に冷却装置と称す）１Ａを模式的に示す図である。
【図２】エンジン５０Ａを１気筒につき断面で模式的に示す図である。
【図３】ＥＣＵ７０Ａを模式的に示す図である。
【図４】機関運転状態の分類を模式的に示す図である。
【図５】高熱伝導部５４ａを介して行われるシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへの熱伝達を矢印Ｆ１で模式的に示す図である。
【図６】高熱伝導部５４ａを介して行われるシリンダヘッド５２Ａからシリンダ５１ａ上部への熱伝達を矢印Ｆ２で模式的に示す図である。
【図７】ＥＣＵ７０Ａの動作をフローチャートで示す図である。
【図８】クランク角度に応じた燃焼室５５の熱伝達率および表面積割合を示す図である。
【図９】負荷に応じた冷却装置１Ａの熱効率を示す図である。なお、図９では比較のため流量調節弁１４を備えていない点以外、冷却装置１Ａと実質的に同一である冷却装置１Ｘの場合についても示している。
【図１０】冷却装置１Ｂを模式的に示す図である。
【図１１】エンジン５０Ｂを１気筒につき断面で模式的に示す図である。
【図１２】ＥＣＵ７０Ｂの動作をフローチャートで示す図である。
【図１３】火花点火式内燃機関の一般的なヒートバランスの内訳を全負荷の場合と部分負荷の場合とについてそれぞれ示す図である。
【図１４】シリンダの内壁温度および熱透過率を通常の構成の場合と断熱性を高めた場合とについてそれぞれ示す図である。なお、図１４では断熱性を高めた場合として、シリンダの壁厚増加とともに材質変更を行った場合と、より断熱性の高い空気断熱を行った場合とについてそれぞれ示している。また、通常の構成としては、シリンダブロック下部からシリンダヘッドへ向かって重力に逆らうようにして冷却水を流通させる１系統の冷却水循環経路が設けられた一般的なエンジンの場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に示す冷却装置１Ａは図示しない車両に搭載されており、ウォータポンプ（以下、Ｗ／Ｐと称す）１１と、ラジエータ１２と、サーモスタット１３と、流量調節弁１４と、エンジン５０Ａと、追加流量調節弁６０とを備えている。Ｗ／Ｐ１１は冷却媒体圧送手段であり、冷却媒体である冷却水を圧送するとともに、圧送する冷却水の流量を可変にする可変Ｗ／Ｐとなっている。Ｗ／Ｐ１１が圧送する冷却水はエンジン５０Ａに供給される。【００１９】
エンジン５０Ａはシリンダブロック５１およびシリンダヘッド５２Ａを備えている。シリンダブロック５１には第１の冷却媒体通路であるブロック側ウォータジャケット（以下、ブロック側Ｗ／Ｊと称す）５１１が形成されている。ブロック側Ｗ／Ｊ５１１はシリンダブロック５１に１系統の冷却系統を形成している。一方、シリンダヘッド５２Ａには第２の冷却媒体通路であるヘッド側ウォータジャケット（以下、ヘッド側Ｗ／Ｊと称す）５２１Ａが形成されている。ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａはシリンダヘッド５２Ａに複数（ここでは５つ）の異なる冷却系統を形成している。Ｗ／Ｐ１１が圧送する冷却水は具体的にはブロック側Ｗ／Ｊ５１１およびヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａに供給される。【００２０】
この点、冷却装置１Ａでは複数の冷却水循環経路が形成されている。
冷却水循環経路としては、例えばブロック側Ｗ／Ｊ５１１が組み込まれた循環経路であるブロック側循環経路Ｃ１がある。このブロック側循環経路Ｃ１を流通する冷却水は、Ｗ／Ｐ１１から吐出された後、ブロック側Ｗ／Ｊ５１１を流通し、さらにサーモスタット１３を介するか、或いはラジエータ１２およびサーモスタット１３を介してＷ／Ｐ１１に戻るようになっている。ラジエータ１２は熱交換器であり、流通する冷却水と空気との間で熱交換を行うことで冷却水を冷却する。サーモスタット１３はＷ／Ｐ１１に入口側から連通する流通経路を切り替える。具体的にはサーモスタット１３は、冷却水温が所定値未満の場合にラジエータ１２をバイパスする流通経路を連通状態にし、所定値以上の場合にラジエータ１２を流通する流通する流通経路を連通状態にする。【００２１】
また冷却水循環経路としては、例えばヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａが組み込まれた循環経路であるヘッド側循環経路Ｃ２がある。ヘッド側循環経路Ｃ２を流通する冷却水は、Ｗ／Ｐ１１から吐出された後、流量調節弁１４を介するか、或いは追加流量調節弁６０を介してヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａを流通し、さらにサーモスタット１３を介するか、或いはラジエータ１２およびサーモスタット１３を介してＷ／Ｐ１１に戻るようになっている。【００２２】
流量調節弁１４および追加流量調節弁６０はともにヘッド側循環経路Ｃ２のうち、循環経路Ｃ１、Ｃ２が分岐した後の部分、且つシリンダヘッド５２Ａよりも上流側の部分に設けられている。この点、さらに具体的には流量調節弁１４はヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａが形成する５系統の冷却系統のうち、シリンダヘッド５２Ａを冷却するために設けられた４系統の冷却系統に対応させるようにして、追加流量調節弁６０はヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａが形成する５系統の冷却系統のうち、エンジン５０Ａにおける熱伝達の状態を可変にするために設けられた１系統の冷却系統に対応させるようにして、互いに並列に設けられている。【００２３】
流量調節弁１４は、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を調整可能な冷却能力調整手段となっている。この点、流量調節弁１４は具体的には、ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａ（さらに具体的にはシリンダヘッド５２Ａを冷却するために設けられた４系統の冷却系統）を流通する冷却水の流量を全体的に調節することで、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を全体的に調整可能な冷却能力調整手段となっている。
またこのように設けられた流量調節弁１４は、シリンダブロック５１の冷却能力を抑制することなく、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制可能な冷却能力調整手段となっている。具体的には例えば流量調節弁１４は、シリンダブロック５１およびシリンダヘッド５２Ａにともに冷却水を流通させる高回転高負荷時のシリンダブロック５１の冷却能力およびシリンダヘッド５２Ａの冷却能力がある場合に、これらの冷却能力に対してシリンダブロック５１の冷却能力を抑制することなく、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制可能な冷却能力調整手段となっている。
さらにこのように設けられた流量調節弁１４は、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制するようにヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａを流通する冷却水の流量を調節した場合に、シリンダブロック５１の冷却能力を高めるようにブロック側Ｗ／Ｊ５１１を流通する冷却水の流量を調節可能な冷却能力調整手段となっている。【００２４】
冷却装置１Ａでは、ブロック側循環経路Ｃ１を流通する冷却水が、Ｗ／Ｐ１１によって圧送された後、一巡するまでの間にヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａを流通することがないようになっている。また、冷却装置１Ａではヘッド側循環経路Ｃ２を流通する冷却水が、Ｗ／Ｐ１１によって圧送された後、一巡するまでの間にブロック側Ｗ／Ｊ５１１を流通することがないようになっている。すなわち冷却装置１Ａでは、ブロック側Ｗ／Ｊ５１１とヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａとが互いに異なる冷却媒体循環経路に組み込まれている。【００２５】
次にエンジン５０Ａについてさらに具体的に説明する。図２に示すように、シリンダブロック５１にはシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａにはピストン５３が設けられている。シリンダブロック５１にはガスケット５４を介してシリンダヘッド５２Ａが固定されている。シリンダ５１ａ、シリンダヘッド５２Ａおよびピストン５３は、燃焼室５５を形成している。シリンダヘッド５２Ａには燃焼室５５に吸気を導く吸気ポート５２ａと、燃焼室５５から燃焼ガスを排出する排気ポート５２ｂが形成されている。シリンダヘッド５２Ａには、燃焼室５５の上部略中央に臨むようにして点火プラグ５６が設けられている。【００２６】
ガスケット５４は断熱性を有しており、その高い断熱性でシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ間で行われる熱伝達を抑制可能な断熱部材となっている。ガスケット５４は他の部分よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導部５４ａを備えている。高熱伝導部５４ａの材質には例えば銅を適用することができる。高熱伝導部５４ａはシリンダ５１ａ上部に設けられている。そして高熱伝導部５４ａは、ガスケット５４のうち、シリンダヘッド５２Ａに対面し、且つエンジン５０Ａの燃焼室５５側に位置する部分を断面Ｌ字状の形状で囲うようにして設けられている。この点、高熱伝導部５４ａに囲われた部分は、高い断熱性を有する部分となっている。このように設けられた高熱伝導部５４ａは、燃焼室５５に露出するとともに、シリンダヘッド５２Ａの下面に接触している。そしてこのように高熱伝導部５４ａを設けることで、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ間で熱伝達を好適に行うことができる。【００２７】
高熱伝導部５４ａと、高熱伝導部５４ａに囲まれた部分と、その他の部分とはガスケット５４を一体的に形成している。但しこれに限られず、高熱伝導部５４ａはガスケット５４とは別体の部材として設けられてもよい。この点、高熱伝導部５４ａは例えばガスケット５４を貫通するようにしてシリンダ５１ａ上部およびシリンダヘッド５２Ａ間の熱移動を許容可能に設けられた別体の部材（例えば複数のピン状の部材）であってもよい。このように設けた場合であっても、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ間で熱伝達を行うことができる。高熱伝導部５４ａは、シリンダ５１ａ上部およびシリンダヘッド５２Ａ間の熱移動を許容可能な熱移動許容部となっている。【００２８】
ブロック側Ｗ／Ｊ５１１は、具体的には第１の部分冷却媒体通路である部分Ｗ／Ｊ５１１ａを備えている。部分Ｗ／Ｊ５１１ａは具体的にはシリンダ５１ａの周辺部に設けられた冷却媒体通路となっている。部分Ｗ／Ｊ５１１ａの上流部は吸気を好適に冷却する観点から、例えばシリンダ５１ａの壁面のうち、筒内に流入した吸気が当たる部分に対応させて設けることができる。この点、エンジン５０Ａは本実施例では筒内に正タンブル流を生成するエンジンとなっており、筒内に流入した吸気が当たる部分はシリンダ５１ａの壁面上部、且つ排気側の部分となっている。【００２９】
ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａは、具体的には第２の部分冷却媒体通路である複数の部分Ｗ／Ｊ５２１ａ、部分Ｗ／Ｊ５２１ｂ、部分Ｗ／Ｊ５２１ｃ、部分Ｗ／Ｊ５２１ｄおよび部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡを備えている。部分Ｗ／Ｊ５２１ａは吸気ポート５２ａの周辺部に、部分Ｗ／Ｊ５２１ｂは排気ポート５２ｂの周辺部に、部分Ｗ／Ｊ５２１ｃは点火プラグ５６の周辺部にそれぞれ設けられた冷却媒体通路となっている。部分Ｗ／Ｊ５２１ｄは吸排気ポート５２ａ、５２ｂ間や、その他の部分を冷却するために設けられた冷却媒体通路となっている。部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡは、高熱伝導部５４ａの周辺部に設けられた冷却媒体通路となっている。部分Ｗ／Ｊ５２１ａから５２１ｅＡまではヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａが形成する５系統の冷却系統に別個に組み込まれている。そして、流量調節弁１４は具体的には部分Ｗ／Ｊ５２１ａから５２１ｄまでに対応させて、追加流量調節弁６０は具体的には部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡに対応させてそれぞれ設けられている。【００３０】
さらに冷却装置１Ａは図３に示すＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）７０Ａを備えている。ＥＣＵ７０ＡはＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等からなるマイクロコンピュータと入出力回路７５、７６とを備えている。これらの構成は互いにバス７４を介して接続されている。ＥＣＵ７０Ａには、エンジン５０Ａの回転数を検出するためのクランク角センサ８１や、吸入空気量を計測するためのエアフロメータ８２や、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ８３や、冷却水の温度を検知する水温センサ８４などの各種のセンサ・スイッチ類が電気的に接続されている。この点、エンジン５０Ａの負荷はエアフロメータ８２やアクセル開度センサ８３の出力に基づきＥＣＵ７０Ａで検出される。またＥＣＵ７０ＡにはＷ／Ｐ１１や流量調節弁１４や追加流量調節弁６０などの各種の制御対象が電気的に接続されている。【００３１】
ＲＯＭ７２はＣＰＵ７１が実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵ７１がＲＯＭ７２に格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭ７３の一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ７０Ａでは各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。【００３２】
この点、ＥＣＵ７０Ａでは例えば、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制するための制御を行う制御手段が機能的に実現される。
制御手段は、具体的には機関運転状態が高負荷である場合に、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制するための制御を行うように実現される。
さらに具体的には、制御手段は機関運転状態が低回転高負荷である場合に、流量調節弁１４を制御することで、ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａに基づき発揮される冷却能力を抑制するための制御を行うように実現される。【００３３】
また制御手段は、機関運転状態に応じて、エンジン５０Ａにおける熱伝達の状態を局部的に可変にするための制御を行うように実現される。
具体的には制御手段は、機関運転状態に応じて、高熱伝導部５４ａを介して行われるシリンダ５１ａ上部、シリンダヘッド５２Ａ間の熱伝達の状態を可変にするための制御を行うように実現される。
この点、制御手段は具体的には、機関運転状態が高負荷（具体的には低回転高負荷および高回転高負荷）である場合に、高熱伝導部５４ａを介して行われるシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへの熱伝達を促進するための制御を行うように実現される。
また機関運転状態に応じて、高熱伝導部５４ａを介して行われるシリンダ５１ａ上部、シリンダヘッド５２Ａ間の熱伝達の状態を可変にするための制御を行うにあたり、制御手段は具体的には、Ｗ／Ｐ１１や追加流量調節弁６０を制御することで、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡに流通させる冷却水の流通状態を変更するための制御を行うように実現される。
この点、制御手段は、機関運転状態が高回転高負荷である場合に、機関運転状態が低回転高負荷である場合よりも、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡに流通させる冷却水の流量を増大させるための制御を行うように実現される。【００３４】
さらに制御手段は、機関運転状態が高負荷である場合のほか、他の運転状態においてもエンジン５０Ａの運転を成立させるための制御を行うように実現される。
この点、機関運転状態は具体的にはエンジン５０Ａの回転数および負荷のほか、冷間運転時であるか否か、または機関始動時であるか否かに応じて図４に示す６つの区分Ｄ１からＤ６までに分類されている。そして制御手段が制御を行うにあたっては、具体的には以下に示すように区分Ｄ１からＤ６まで毎に満たすべき要求を設定するとともに、設定した要求を満たすための制御指針を定めている。【００３５】
まず、機関運転状態が区分Ｄ１に対応するアイドル状態である場合には、吸気昇温による燃焼速度向上、および触媒活性のための排気昇温という２つの要求を設定している。またこれに応じた吸気ポート５２ａとシリンダ５１ａ上部との昇温、および排気ポート５２ｂの昇温という２つの制御指針を定めている。
この点、吸気ポート５２ａの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
またシリンダ５１ａ上部の昇温を図るにあたっては、例えばＷ／Ｐ１１を停止、或いは低吐出量で駆動することや、追加流量調節弁６０を閉弁することができる。
また排気ポート５２ｂの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。【００３６】
また機関運転状態が、区分Ｄ２に対応する軽負荷である場合には、熱効率向上（冷却損失低減）、および吸気昇温による燃焼速度向上という２つの要求を設定している。またこれに応じたシリンダヘッド５２Ａの断熱、および吸気ポート５２ａとシリンダ５１ａ上部との昇温という２つの制御指針を定めている。
この点、シリンダヘッド５２Ａの断熱を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
また吸気ポート５２ａの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
またシリンダ５１ａ上部の昇温を図るにあたっては、例えばＷ／Ｐ１１を停止、或いは低吐出量で駆動することや、追加流量調節弁６０を閉弁することができる。【００３７】
また機関運転状態が、区分Ｄ３に対応する低回転高負荷である場合には、ノッキングの低減、および熱効率向上（冷却損失低減）という要求を設定している。またこれに応じた吸気ポート５２ａとシリンダ５１ａ上部との冷却、およびシリンダヘッド５２Ａの断熱という制御指針を定めている。
この点、吸気ポート５２ａの冷却を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を全開、或いは大きな開度で開弁することができる。
またシリンダ５１ａ上部の冷却を図るにあたっては、例えばＷ／Ｐ１１を機関運転時に適用される最大吐出量、或いは高吐出量で駆動することができる。さらにシリンダ５１ａ上部の冷却を図るにあたっては、例えば追加流量調節弁６０を開弁することができる。
またシリンダヘッド５２Ａの断熱を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。【００３８】
また機関運転状態が、区分Ｄ４に対応する高回転高負荷である場合には、信頼性確保、およびノッキングの低減という２つの要求を設定している。またこれに応じた点火プラグ５６周りと吸排気ポート５２ａ、５２ｂ間と排気ポート５２ｂとの冷却、および吸気ポート５２ａの冷却という２つの制御指針を定めている。
この点、点火プラグ５６周りと吸排気ポート５２ａ、５２ｂ間と排気ポート５２ｂとの冷却を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を全開にすることができる。
また吸気ポート５２ａの冷却を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を全開にすることができる。
一方、ノッキングの低減という要求に対しては、吸気ポート５２ａの冷却のほか、例えばシリンダ５１ａ上部の冷却を図ることもできる。これに対してシリンダ５１ａ上部の冷却を図るにあたっては、例えば追加流量調節弁６０を全開にすることができる。
またＷ／Ｐ１１については、例えば機関運転時に適用される最大吐出量で駆動することができる。【００３９】
また区分Ｄ５に対応する機関冷間時には、機関暖機促進、および吸気昇温による燃焼速度向上という２つの要求を設定している。またこれに応じたシリンダヘッド５２Ａの熱伝達促進、および吸気ポート５２ａとシリンダ５１ａ上部との昇温という２つの制御指針を定めている。
この点、シリンダヘッド５２Ａの熱伝達促進を図るにあたっては、シリンダヘッド５２Ａでの冷却水の受熱の寄与が大きいことを考慮して、例えば流量調節弁１４を開弁することができる。
また吸気ポート５２ａの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
またシリンダ５１ａ上部の昇温を図るにあたっては、例えばＷ／Ｐ１１を停止、或いは低吐出量で駆動することや、追加流量調節弁６０を閉弁することができる。【００４０】
また区分Ｄ６に対応する機関始動時には、着火性向上、および燃料気化促進という２つの要求を設定している。またこれに応じた吸気ポート５２ａの昇温、および点火プラグ５６周りとシリンダ５１ａ上部との昇温という２つの制御指針を定めている。
この点、吸気ポート５２ａの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４、または追加流量調節弁６１を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
また点火プラグ５６周りの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４、または追加流量調節弁６３を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
またシリンダ５１ａ上部の昇温を図るにあたっては、例えばＷ／Ｐ１１を停止、或いは低吐出量で駆動することや、追加流量調節弁６０を閉弁することができる。【００４１】
これに対して冷却装置１Ａでは、全体的な制御の整合性や簡素化などを考慮し、制御手段がＷ／Ｐ１１については、基本的にエンジン５０Ａの回転数に応じて、回転数が高くなるほど吐出量が多くなるようにＷ／Ｐ１１を駆動するための制御を行うように実現される。一方、流量調節弁１４および追加流量調節弁６０については、さらに具体的には以下に示す制御を行うよう実現される。【００４２】
すなわち制御手段は、機関運転状態が区分Ｄ１に対応するアイドル状態である場合と、機関運転状態が区分Ｄ２に対応する軽負荷である場合と、区分Ｄ５に対応する機関冷間時と、区分Ｄ６に対応する機関始動時においては、流量調節弁１４を閉弁するための制御を行うとともに、追加流量調節弁６０を閉弁するための制御を行うように実現される。
また制御手段は、機関運転状態が区分Ｄ３に対応する低回転高負荷である場合には、流量調節弁１４を閉弁、或いはシリンダヘッド５２Ａへの冷却水の流通を抑制しつつ、シリンダヘッド５２Ａにおける冷却水の沸騰を抑制可能な態様（以下、沸騰抑制態様と称す）で開弁するための制御を行うとともに、追加流量調節弁６０を開弁するための制御（ここでは具体的には半開にするための制御）を行うように実現される。
また制御手段は、機関運転状態が区分Ｄ４に対応する高回転高負荷である場合には、流量調節弁１４を全開にするための制御を行うとともに、追加流量調節弁６０を開弁するための制御（ここでは具体的には全開にするための制御）を行うように実現される。【００４３】
この点、機関運転状態が区分Ｄ３に対応する低回転高負荷である場合に、流量調節弁１４を沸騰抑制態様で開弁するための制御を行うにあたっては、制御手段は具体的には例えばあらゆる条件において冷却水の沸騰を抑制できる必要最小限の開度で流量調節弁１４を開弁することや、シリンダヘッド５２Ａを流通する冷却水の温度を検出或いは推定するとともに、当該冷却水の温度に基づいて流量調節弁１４を間欠的に開弁することや、所定の回転数以上で流量調節弁１４を開弁することなどができる。これによりシリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制するにあたり、冷却水の沸騰を抑制しつつ、流量調節弁１４が必要以上に開弁されることを抑制できる。【００４４】
そして冷却装置１Ａでは、制御手段の制御のもと、区分Ｄ３において流量調節弁１４がこのようにシリンダヘッド５２Ａを流通する冷却水の流量を低下させることで、エンジン５０Ａを流通する冷却水の流量を局部的に低下させる。
そして冷却装置１Ａでは、流量調節弁１４が全開でない場合にシリンダヘッド５２Ａへの冷却水の流通を抑制することで、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制していることになる。この点、冷却装置１Ａではさらに具体的には、流量調節弁１４を閉弁するか、或いは沸騰抑制態様で流量調節弁１４を開弁している場合にシリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制していることになる。【００４５】
また冷却装置１Ａでは制御手段の制御のもと、Ｗ／Ｐ１１および追加流量調節弁６０がこのように部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡを流通する冷却水の流量を変更することで、シリンダ５１ａ上部とシリンダヘッド５２Ａとの間で行われる熱伝達の状態を可変にし、これによりエンジン５０Ａの熱伝達の状態を局部的に可変にする。
この点、冷却装置１Ａでは部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡを流通する冷却水の流量を調節可能なＷ／Ｐ１１と追加流量調節弁６０それぞれが、シリンダ５１ａ上部とシリンダヘッド５２Ａとの間で行われる熱伝達の状態を可変にすることで、エンジン５０Ａの熱伝達の状態を局部的に可変にする熱伝達状態可変手段となっている。【００４６】
そして冷却装置１Ａでは、制御手段が、区分Ｄ３および区分Ｄ４において追加流量調節弁６０を開弁するための制御を行っている場合（すなわち高熱伝導部５４ａを介してシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへ熱伝達が行われるように、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの冷却水の流通を許可するための制御を行っている場合）に、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの周辺部の温度をシリンダ５１ａ上部の温度よりも低下させることになる。そしてこの場合に、図５に矢印Ｆ１で示すように高熱伝導部５４ａを介したシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへの熱伝達を促進していることになる。【００４７】
一方、冷却装置１Ａでは、制御手段が、区分Ｄ１、Ｄ２、Ｄ５およびＤ６において追加流量調節弁６０を閉弁するための制御を行っている場合（すなわち部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの冷却水の流通を停止するための制御を行っている場合）に、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの周辺部とシリンダ５１ａ上部との間でこれらの温度差に応じた熱伝達が行われることになる。この点、この場合には例えば機関冷間時に、流量調節弁１４を閉弁することでシリンダヘッド５２Ａが多くの熱を受熱した状態になる結果、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの周辺部の温度がシリンダ５１ａ上部の温度よりも高くなる場合に、図６に矢印Ｆ２で示すように特に排気側で高熱伝導部５４ａを介したシリンダヘッド５２Ａからシリンダ５１ａ上部への熱伝達を促進することになる。【００４８】
またこの場合には、制御手段が、例えば追加流量調節弁６０を小さな開度で開弁したり、間欠的に開閉したりすることによって、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの周辺部の温度とシリンダ５１ａ上部の温度とが同等になるように追加流量調節弁６０を制御することで、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの周辺部とシリンダ５１ａとを熱的に平衡な状態し、これによりこれらの間で熱伝達が行われないようにするか、或いはこれらの間で行われる熱伝達を抑制することもできる。一方、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡ、シリンダ５１ａ間で熱伝達が行われないようにするか、或いはこれらの間で行われる熱伝達を抑制するにあたっては、例えば部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡ、シリンダ５１ａ間で断熱作用を発生させることもできる。この場合には、例えば高熱伝導部５４ａを介したシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへの熱伝達を促進しないことによるシリンダ５１ａ上部の昇温を図ることができる。【００４９】
なお、冷却装置１Ａでは、制御手段が、全体的な制御の整合性や簡素化などを考慮した制御を行うように実現されている。但しこれに限られず、制御手段は例えば上述した制御指針に基づいてＷ／Ｐ１１、流量調節弁１４および追加流量調節弁６０を適宜制御することで、全体的な制御の整合性や簡素化などを考慮した上述した制御と異なる制御を行うように実現されてもよい。これにより、さらにエンジン５０Ａの運転を好適に成立させることもできる。【００５０】
次にＥＣＵ７０Ａで行われる処理を図７に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ７０Ａは機関始動時であるか否かを判定する（ステップＳ１）。肯定判定であれば、ＥＣＵ７０ＡはＷ／Ｐ１１の駆動を開始する（ステップＳ３）。続いてＥＣＵ７０Ａは、流量調節弁１４を閉弁するとともに追加流量調節弁６０を閉弁する（ステップＳ２１Ａ）。一方、ステップＳ１で否定判定であれば、ＥＣＵ７０Ａは機関冷間時であるか否かを判定する（ステップＳ５）。機関冷間時であるか否かは、例えば冷却水温が所定値（例えば７５℃）以下であるか否かで判定できる。ステップＳ５で肯定判定であれば、ステップＳ２１Ａに進む。一方、ステップＳ５で否定判定であれば、ＥＣＵ７０Ａはエンジン５０Ａの回転数および負荷を検出する（ステップＳ１１）。【００５１】
続いてＥＣＵ７０Ａは検出した回転数および負荷に対応する区分を判定する（ステップＳ１２からＳ１４まで）。具体的には対応する区分が区分Ｄ１であれば、ステップＳ１２の肯定判定からステップＳ２１に進み、対応する区分が区分Ｄ２であれば、ステップＳ１３の肯定判定からステップＳ２１に進む。一方、対応する区分が区分Ｄ３であれば、ステップＳ１４の肯定判定からステップＳ３１Ａに進む。このときＥＣＵ７０Ａは流量調節弁１４を閉弁、或いは沸騰抑制態様で開弁するとともに、追加流量調節弁６０を半開にする（ステップＳ３１Ａ）。また対応する区分が区分Ｄ４であれば、ステップＳ１４の否定判定からステップＳ４１Ａに進む。このときＥＣＵ７０Ａは流量調節弁１４を全開にするとともに、追加流量調節弁６０を全開にする（ステップＳ４１Ａ）。【００５２】
次に冷却装置１Ａの作用効果について説明する。ここで、エンジン５０Ａのクランク角度に応じた燃焼室５５の熱伝達率および表面積割合は、図８に示すようになっている。図８に示すように熱伝達率は、圧縮行程上死点付近で高まることがわかる。そして表面積割合については、圧縮行程上死点付近でシリンダヘッド５２Ａとピストン５３の表面積割合が大きくなることがわかる。したがって冷却損失については、シリンダヘッド５２Ａの温度の影響力が大きいことがわかる。一方、ノッキングについては圧縮端温度に依存するところ、圧縮端温度に影響する吸気圧縮行程ではシリンダ５１ａの表面積割合が大きいことがわかる。したがってノッキングについてはシリンダ５１ａの温度の影響力が大きいことがわかる。【００５３】
これに対して冷却装置１Ａではかかる知見に基づき、機関運転状態が低回転高負荷である場合に、流量調節弁１４を閉弁或いは沸騰抑制態様で開弁する。そしてこれにより、ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａを流通する冷却水の流量を制限することで、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制でき、以って冷却損失を低減できる。
一方、この場合にはノッキングの発生が懸念される。これに対して冷却装置１Ａでは、シリンダブロック５１の冷却能力を抑制することなく、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制可能な流量調節弁１４を制御することで、ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａを流通する冷却水の流量を制限する。このため冷却装置１Ａではこれによりシリンダ５１ａの冷却を維持でき、以ってノッキングの発生も抑制できる。【００５４】
すなわち冷却装置１Ａでは、上述した知見に基づく合理的な態様で熱伝達の状態を局部的に可変することでシリンダヘッド５２Ａの断熱（冷却損失の低減）を図ることができ、同時にシリンダブロック５１の冷却を図ることで、ノッキングの発生も抑制できる。そして、このようにして冷却損失の低減とノック性能とを両立させることで、図９に示すように熱効率を向上させることができる。【００５５】
また冷却装置１Ａでは、流量調節弁１４が、シリンダヘッド５２Ａの冷却能力を抑制するようにヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａを流通する冷却水の流量を調節した場合に、シリンダブロック５１の冷却能力を高めるようにブロック側Ｗ／Ｊ５１１を流通する冷却水の流量を調節可能になっている。このため冷却装置１Ａではこれによって吸気をより冷却でき、ノッキングの発生をより好適に抑制できる。
さらに冷却装置１Ａでは、機関運転状態が高負荷である場合に追加流量調節弁６０を開弁することで、高熱伝導部５４ａを介したシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへの熱伝達を促進することができる。このため冷却装置１Ａではこれによってシリンダ５１ａ上部の冷却をさらに促進でき、以ってノッキングの発生をさらに好適に抑制できる。【００５６】
また冷却装置１Ａは、主に低回転高負荷時に熱効率の向上を図ることができる一方で、他の運転状態においてもエンジン５０Ａの運転を成立させることができる。この点、冷却装置１Ａでは、高回転高負荷時に信頼性確保やノッキングの低減のほか、例えば排気温度の低下による触媒の熱負荷低減を図ることもできる。また高回転高負荷時には、低回転高負荷時よりも部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡを流通する冷却水の流量を増大させることで、ノッキングの低減のほか、例えばボア間温度の低下による信頼性向上を図ることもできる。また例えば追加流量調節弁６０を閉弁する機関冷間時には、高熱伝導部５４ａを介したシリンダヘッド５２Ａからシリンダ５１ａ上部への熱伝達を促進することで、シリンダ５１ａの壁面温度向上による未燃損失の低減やフリクションロスの低減を図ることもできる。このため冷却装置１Ａは特定の運転状態だけでなく、通常行われるエンジン５０Ａの運転全体として見ても熱効率の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００５７】
図１０に示すように、本実施例にかかる冷却装置１Ｂはエンジン５０Ａの代わりにエンジン５０Ｂを備えている点と、追加流量調節弁６０を備えていない点と、後述するようにＥＣＵ７０Ａの代わりにＥＣＵ７０Ｂを備えている点以外、冷却装置１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、冷却装置１Ｂは冷却装置１Ａと同様に追加流量調節弁６０を備えることも可能である。エンジン５０Ｂはシリンダヘッド５２Ａの代わりにシリンダヘッド５２Ｂを備えている点以外、エンジン５０Ａと実質的に同一のものとなっている。シリンダヘッド５２Ｂは、ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａの代わりにヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ｂが設けられている点以外、シリンダヘッド５２Ａと実質的に同一のものとなっている。ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ｂは、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの代わりに次に説明する部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢを備えている点以外、ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１Ａと実質的に同一のものとなっている。【００５８】
図１１に示すように、エンジン５０Ｂでは、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの代わりに部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢが設けられている。部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢは、流速の変化に応じて冷却水の流れの剥離を発生させることが可能な凹凸部Ｐが設けられている点以外、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡと実質的に同一のものとなっている。凹凸部Ｐは具体的には部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢの内壁面のうち、高熱伝導部５４ａ側に位置する面に設けられている。また凹凸部Ｐは具体的には多孔質状の形状（ポーラス形状）によって形成されている。【００５９】
この点、凹凸部Ｐの具体的な形状は、機関運転状態に応じて部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢを流通する冷却水の流速を変更可能な流速変更手段として例えば実施例１で前述した追加流量調節弁６０を備えている場合には、機関運転時に適用可能な冷却水の最大流速の範囲内において、流速の変化に応じて冷却水の流れの剥離を発生させることが可能な（すなわち、機関運転時に適用可能な冷却水の最大流速の範囲内において、所定の流速以下では冷却水の流れの剥離を発生させない一方で、所定の流速よりも流速が高い場合には冷却水の流れの剥離を発生させることが可能な）凹凸、或いは表面粗さを備えた形状であれば特に限定されない。【００６０】
一方、冷却装置１Ｂでは、凹凸部Ｐの具体的な形状は、機関運転状態が低回転である場合に、低回転である場合に対応するＷ／Ｐ１１および流量調節弁１４の状態に応じて冷却水の流れの剥離を発生させない一方で、機関運転状態が高回転である場合に、高回転である場合に対応するＷ／Ｐ１１および流量調節弁１４の状態に応じて冷却水の流れの剥離を発生させることが可能な凹凸、或いは表面粗さを備えた形状となっている。【００６１】
ＥＣＵ７０Ｂは制御対象として追加流量調節弁６０が電気的に接続されていない点と、制御手段が以下に示すように実現される点以外、ＥＣＵ７０Ａと実質的に同一のものとなっている。このためＥＣＵ７０Ｂについては図示省略する。
ＥＣＵ７０Ｂでは、全体的な制御の整合性や簡素化などを考慮し、制御手段がＷ／Ｐ１１については、基本的にエンジン５０Ｂの回転数に応じて、回転数が高くなるほど吐出量が多くなるようにＷ／Ｐ１１を駆動するための制御を行うように実現される。一方、ＥＣＵ７０Ｂでは、制御手段が流量調節弁１４については以下に示す制御を行うよう実現される。【００６２】
すなわち制御手段は、機関運転状態が区分Ｄ１に対応するアイドル状態である場合と、機関運転状態が区分Ｄ２に対応する軽負荷である場合と、区分Ｄ５に対応する機関冷間時と、区分Ｄ６に対応する機関始動時においては、流量調節弁１４を閉弁するための制御を行うように実現される。
また制御手段は、機関運転状態が区分Ｄ３に対応する低回転高負荷である場合には、流量調節弁１４を沸騰抑制態様で開弁するための制御を行うように実現される。この点、流量調節弁１４を沸騰抑制態様で開弁するにあたって、流量調節弁１４は具体的にはあらゆる条件において冷却水の沸騰を抑制できる必要最小限の開度で流量調節弁１４を開弁するように実現される。
また制御手段は、機関運転状態が区分Ｄ４に対応する高回転高負荷である場合には、流量調節弁１４を全開にするための制御を行うように実現される。
なお、冷却装置１Ａと同様に追加流量調節弁６０を備えている場合には、制御手段は、機関運転状態が低回転高負荷である場合に、流量調節弁１４を閉弁或いは沸騰抑制態様で開弁するとともに、追加流量調節弁６０をＷ／Ｊ５２１ｅＢで冷却水の流れの剥離が発生しない開度に開弁するように実現することもできる。この場合にはシリンダヘッド５２Ｂの冷却損失をより低減し得る点で好適である。【００６３】
次にＥＣＵ７０Ｂで行われる処理を図１２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートは、ステップＳ２１Ａの代わりにステップＳ２１Ｂが、ステップＳ３１Ａの代わりにステップＳ３１Ｂが、ステップＳ４１Ａの代わりにステップＳ４１Ｂが設けられている点以外、図７に示すフローチャートと同一のものとなっている。このためここで特にこれらのステップについて説明する。ステップＳ３に続き、或いはステップＳ５、Ｓ１２、Ｓ１３で肯定判定であった場合には、ＥＣＵ７０Ｂは流量調節弁１４を閉弁する（ステップＳ２１Ｂ）。またステップＳ１４で肯定判定であった場合には、ＥＣＵ７０Ｂは流量調節弁１４を沸騰抑制態様で開弁する（ステップＳ３１Ｂ）。またステップＳ１４で否定判定であった場合には、ＥＣＵ７０Ｂは流量調節弁１４を全開にする（ステップＳ４１Ｂ）。【００６４】
次に冷却装置１Ｂの作用効果について説明する。冷却装置１Ｂでは、Ｗ／Ｐ１１の吐出量が、基本的にエンジン５０Ｂの回転数に応じて、回転数が高くなるほど多くなるようになっている。また冷却装置１Ｂでは、機関運転状態が低回転である場合に、流量調節弁１４を沸騰抑制態様で開弁する。このため冷却装置１Ｂでは、機関運転状態が低回転高負荷である場合には、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢを流通する冷却水の流量が相対的に小さくなる。そしてこれにより、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢを流通する冷却水の流速が、凹凸部Ｐで冷却水の流れの剥離が発生しない流速になる。【００６５】
このため冷却装置１Ｂでは、機関運転状態が低回転高負荷である場合に、凹凸部Ｐの微細構造が冷却水と接触する表面積の増大に寄与し、この結果、高熱伝導部５４ａを介したシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ｂへの熱伝達を促進することができる。そしてこれにより、冷却装置１ＢではＷ／Ｐ１１の吐出量が相対的に小さくなる低回転高負荷時に好適にノッキングの発生を抑制できる。【００６６】
一方、冷却装置１Ｂでは、機関運転状態が高回転高負荷である場合には、Ｗ／Ｐ１１の吐出量が相対的に大きくなるとともに、流量調節弁１４が全開になる。このため冷却装置１Ｂでは、機関運転状態が高回転高負荷である場合に、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢを流通する冷却水の流量が相対的に大きくなる。そしてこれにより、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢを流通する冷却水の流速が、凹凸部Ｐで冷却水の流れの剥離が発生する流速になる。【００６７】
このため冷却装置１Ｂでは機関運転状態が高回転高負荷である場合に、凹凸部Ｐの微細構造内にある冷却水の交換が滞ること、さらには核沸騰を起こすことで、高熱伝導部５４ａを介したシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ｂへの熱伝達が抑制されることになる。すなわち冷却装置１Ｂでは制御手段が、機関運転状態が高回転高負荷である場合に、凹凸部Ｐにおける冷却水の流れの剥離による断熱作用を発生させることで、少なくともその分、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＢ、シリンダ５１ａ間で熱伝達が行われないようにするか、或いはこれらの間で行われる熱伝達を抑制するための制御を行っていることになる。しかしながらこの場合には、Ｗ／Ｐ１１の吐出量が大きく、また部分Ｗ／Ｊ５１１ａや部分Ｗ／Ｊ５２１ｂを流通する冷却水の冷却効果もあることから、ノッキングの発生を抑制できる。【００６８】
したがって冷却装置１Ｂは、Ｗ／Ｐ１１の吐出量が、基本的にエンジン５０Ｂの回転数に応じて、回転数が高くなるほど多くなるように設定されている場合に、Ｗ／Ｐ１１の吐出量が低吐出量である低回転高負荷時と、Ｗ／Ｐ１１の吐出量が高吐出量である高回転高負荷時とで、ノッキングの発生をバランス良く抑制することができる点で好適である。
また、冷却装置１Ｂではこのようにしてノッキングの発生を抑制できることから、ノッキングの発生を抑制するにあたって追加流量調節弁６０を不要化することもできる。すなわち冷却装置１Ｂでは、追加流量調節弁６０を不要化した場合であっても、エンジン５０Ｂの回転数に応じたＷ／Ｐ１１の吐出量の変化によって、凹凸部Ｐにおける冷却水の流れを適切にコントロールすることができる。このため冷却装置１Ｂでは、これにより構成の簡素化を図ることもできる。
なお、冷却装置１Ｂが、冷却装置１Ａと同様に追加流量調節弁６０を備えている場合には、制御手段は機関運転状態が高回転高負荷である場合に、流量調節弁１４を全開にするとともに、追加流量調節弁６０をＷ／Ｊ５２１ｅＢで冷却水の流れの剥離が発生しない開度に開弁するための制御を行うように実現することもできる。そしてこの場合には、高回転高負荷時のノッキングの発生もより好適に抑制できる。【００６９】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば上述した実施例では、各エンジン５０Ａ、５０Ｂの運転を成立させるにあたって好適であることなどから、Ｗ／Ｐ１１が冷却媒体圧送手段である場合について説明した。しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、冷却媒体圧送手段は例えばエンジンの出力で駆動する機械式Ｗ／Ｐであってもよい。【００７０】
また上述した実施例では、各エンジン５０Ａ、５０Ｂの運転を成立させるにあたって、前述の制御指針に基づいて制御手段が行う制御の一例について説明した。
しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、制御手段はエンジンの運転を成立させるにあたってその他の適宜の制御を行ってもよい。この点、例えばシリンダブロックに設けられた第１の冷却媒体通路が複数の第１の部分冷却媒体通路を備えるとともに、シリンダヘッドに設けられた第２の冷却媒体通路が複数の第２の部分冷却媒体通路を備える場合に、これら第１および第２の部分冷却媒体通路それぞれに対応させてシリンダブロックまたはシリンダヘッドの冷却能力を部分的に調整可能な複数の部分冷却能力調整手段を備えるとともに、前述の制御指針に基づいて、冷却媒体圧送手段や、冷却能力調整手段や、流量変更手段や、部分冷却能力調整手段を適宜制御してもよい。これにより、エンジンの運転をさらに好適に成立させることもできる。【００７１】
また上述した実施例では、機関運転状態が区分Ｄ３に対応する低回転高負荷である場合に、制御手段が、流量調節弁１４を閉弁、或いは沸騰抑制態様で開弁するための制御を行うことで、各シリンダヘッド５２Ａ、５２Ｂの冷却能力として、各ヘッド側Ｗ／Ｊ５２１に基づき発揮される冷却能力を抑制するための制御を行う場合について説明した。
しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、冷却装置が例えば第２の冷却媒体通路から抜き取った冷却媒体を貯留する貯留手段と、この貯留手段と第２の冷却媒体通路との間で冷却媒体を移送する冷却媒体圧送手段とをさらに備えるとともに、制御手段が、当該冷却媒体圧送手段を制御することで、機関運転状態が低回転高負荷である場合に、少なくとも一時的にシリンダヘッドから冷却媒体を抜き取るための制御を行うようにしてもよい。かかる貯留手段および冷却媒体圧送手段に相当する構成としては、具体的には例えば特開２００９−７９５０５号公報に記載の蓄熱タンクおよび電動ポンプがある。これにより冷却損失をさらに好適に低減させることができる。【００７２】
またかかる貯留手段、冷却媒体圧送手段および制御手段は、機関運転状態がアイドル状態、または軽負荷である場合や、機関冷間時にも適用されてもよい。さらにこの場合、貯留手段として第１および第２の冷却媒体通路から抜き取った冷却媒体を貯留する第１および第２の貯留手段を備えるとともに、冷却媒体圧送手段として、第１の貯留手段と第１の冷却媒体通路との間で冷却媒体を移送する第１の冷却媒体圧送手段と、第２の貯留手段と第２の冷却媒体通路との間で冷却媒体を移送する第２の冷却媒体圧送手段とを備えてもよい。このとき、第１および第２の冷却媒体通路に共通の冷却媒体を流通させる場合には、第１および第２の貯留手段を１つの貯留手段とするとともに、第１および第２の冷却媒体圧送手段を１つの冷却媒体圧送手段としてもよい。
これにより、燃焼速度の向上や冷却損失の低減や機関暖機促進などをさらに図ることができ、以ってエンジンの運転をさらに好適に成立させることができる。【００７３】
また上述した実施例１では、機関運転状態がアイドル状態である場合や機関冷間時や機関始動時に、制御手段が流量調節弁１４を閉弁するための制御を行うように実現される場合について説明した。
しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、冷却装置が例えば第１および第２の冷却媒体通路に蓄熱冷却媒体を供給可能な蓄熱冷却媒体供給手段をさらに備えるとともに、機関運転状態がアイドル状態であるか、機関冷間時或いは機関始動時であり、且つ蓄熱冷却媒体の温度が冷却媒体の温度よりも高い場合に、制御手段が当該蓄熱冷却媒体供給手段から蓄熱冷却媒体を供給するための制御を行ってもよい。かかる蓄熱冷却媒体供給手段に相当する構成としては、具体的には例えば特開２００９−２０８５６９号公報に記載の熱交換部がある。
さらにこの場合、制御手段は例えばシリンダヘッドの冷却能力を部分的に調整する部分冷却能力調整手段のうち、点火プラグや排気ポートや吸気ポートに対応させて設けられた部分冷却能力調整手段を制御することで、蓄熱冷却媒体の流量を増大させるための制御を行ってもよい。
これにより、機関暖機促進や未燃ＨＣの低減やエンジン着火性の向上をさらに好適に図ることなどができ、この結果、エンジンの運転をさらに好適に成立させることができる。【００７４】
また、制御手段は主に各エンジン５０Ａ、５０Ｂを制御する各ＥＣＵ７０で実現することが合理的であるが、例えばその他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。また制御手段は、例えば複数の電子制御装置や複数の電子回路等のハードウェアや電子制御装置と電子回路等のハードウェアとの組み合わせによって分散制御的に実現されてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１      冷却装置
１１    Ｗ／Ｐ
１２    ラジエータ
１３    サーモスタット
１４    流量調節弁
５０Ａ、５０Ｂ    エンジン
５１    シリンダブロック
５１ａ    シリンダ
５１１  ブロック側Ｗ／Ｊ
５２Ａ、５２Ｂ    シリンダヘッド
５２ａ    吸気ポート
５２ｂ    排気ポート
５２１  ヘッド側Ｗ／Ｊ
５４    ガスケット
５４ａ  高熱伝導部
６０    追加流量調節弁
７０    ＥＣＵ
【図１】
2011067830.tif 000003
【図２】
2011067830.tif 000004
【図３】
2011067830.tif 000005
【図４】
2011067830.tif 000006
【図５】
2011067830.tif 000007
【図６】
2011067830.tif 000008
【図７】
2011067830.tif 000009
【図８】
2011067830.tif 000010
【図９】
2011067830.tif 000011
【図１０】
2011067830.tif 000012
【図１１】
2011067830.tif 000013
【図１２】
2011067830.tif 000014
【図１３】
2011067830.tif 000015
【図１４】
2011067830.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月4日(2011.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックと、シリンダヘッドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に設けられた断熱性を有する断熱部と、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に設けられ、前記断熱部よりも高い熱伝導率を有し、前記シリンダブロックのシリンダ上部および前記シリンダヘッド間の熱移動を許容可能な熱移動許容部と、前記シリンダヘッドのうち、前記熱移動許容部の周辺部に設けられた冷却媒体通路と、を備えたエンジンと、
機関運転状態に応じて、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更するための制御を行う制御手段と、を備え、
前記熱移動許容部は、前記断熱部のうち、前記シリンダヘッドに対面し、且つ前記エンジンの燃焼室側に位置する部分を断面Ｌ字状の形状で囲うようにして設けられているエンジンの冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの冷却装置であって、
前記制御手段が、前記機関運転状態が低回転高負荷および高回転高負荷のうち、少なくとも前記低回転高負荷である場合に、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更することで、前記熱移動許容部を介して行われる前記シリンダ上部から前記シリンダヘッドへの熱伝達を促進するための制御を行うエンジンの冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンの冷却装置であって、
前記熱移動許容部が、前記断熱部と別体の部材として設けられているエンジンの冷却装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載のエンジンの冷却装置であって、
前記冷却媒体通路のうち、前記シリンダブロック側に位置する通路壁面に、冷却媒体の最大流速の範囲内において、流速の変化に応じて冷却媒体の流れの剥離を発生させることが可能な凹凸部を設けたエンジンの冷却装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載のエンジンの冷却装置であって、
前記シリンダブロックの冷却能力を抑制することなく、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制可能な冷却能力調整手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記冷却能力調整手段を制御することで、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制するための制御をさらに行うエンジンの冷却装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に設けられた断熱性を有する断熱部と、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に設けられ、前記断熱部よりも高い熱伝導率を有し、前記シリンダブロックのシリンダ上部および前記シリンダヘッド間の熱移動を許容可能な熱移動許容部と、前記シリンダヘッドのうち、前記熱移動許容部の周辺部に設けられた冷却媒体通路と、を備えたエンジンと、機関運転状態に応じて、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更するための制御を行う制御手段と、を備え、前記熱移動許容部は、前記断熱部のうち、前記シリンダヘッドに対面し、且つ前記エンジンの燃焼室側に位置する部分を断面Ｌ字状の形状で囲うようにして設けられているエンジンの冷却装置である。
［００１０］
また本発明は前記制御手段が、前記機関運転状態が低回転高負荷および高回転高負荷のうち、少なくとも前記低回転高負荷である場合に、前記冷却媒体通路に流通させる冷却媒体の流通状態を変更することで、前記熱移動許容部を介して行われる前記シリンダ上部から前記シリンダヘッドへの熱伝達を促進するための制御を行う構成であることが好ましい。
［００１１］
また本発明は前記熱移動許容部が、前記断熱部と別体の部材として設けられている構成であることが好ましい。
［００１２］
また本発明は前記冷却媒体通路のうち、前記シリンダブロック側に位置する通路壁面に、冷却媒体の最大流速の範囲内において、流速の変化に応じて冷却媒体の流れの剥離を発生させることが可能な凹凸部を設けた構成であることが好ましい。
［００１３］
また本発明は前記シリンダブロックの冷却能力を抑制することなく、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制可能な冷却能力調整手段をさらに備え、前記制御手段が、前記冷却能力調整手段を制御することで、前記シリンダヘッドの冷却能力を抑制するための制御をさらに行う構成であることが好ましい。
［００１４］
発明の効果
［００１５］
本発明によれば、エンジンの熱伝達の状態を合理的な態様で局部的に可変
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月11日(2012.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また区分Ｄ６に対応する機関始動時には、着火性向上、および燃料気化促進という２つの要求を設定している。またこれに応じた吸気ポート５２ａの昇温、および点火プラグ５６周りとシリンダ５１ａ上部との昇温という２つの制御指針を定めている。
この点、吸気ポート５２ａの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４、または追加流量調節弁６０を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
また点火プラグ５６周りの昇温を図るにあたっては、例えば流量調節弁１４、または追加流量調節弁６０を閉弁、或いは小さな開度で開弁することができる。
またシリンダ５１ａ上部の昇温を図るにあたっては、例えばＷ／Ｐ１１を停止、或いは低吐出量で駆動することや、追加流量調節弁６０を閉弁することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
そして冷却装置１Ａでは、制御手段が、区分Ｄ３および区分Ｄ４において追加流量調節弁６０を開弁するための制御を行っている場合（すなわち高熱伝導部５４ａを介してシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへ熱伝達が行われるように、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの冷却水の流通を許可するための制御を行っている場合）に、部分Ｗ／Ｊ５２１ｅＡの周辺部の温度をシリンダ５１ａ上部の温度よりも低下させることになる。そしてこの場合に、図５に矢印Ｆ１で示すように高熱伝導部５４ａを介したシリンダ５１ａ上部からシリンダヘッド５２Ａへの熱伝達を促進していることになる。
【国際調査報告】
2011067830.tif 000017
2011067830.tif 000018
2011067830.tif 000019
2011067830.tif 000020